太陽(yáng)能電池及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池及其制作方法。此方法包括以下步驟：提供太陽(yáng)能電池基板；于太陽(yáng)能電池基板上形成暴露出部分太陽(yáng)能電池基板的圖案化罩幕層；于圖案化罩幕層所暴露出的部分太陽(yáng)能電池基板上形成正面電極；形成包覆正面電極的覆蓋層；移除圖案化罩幕層；以及于太陽(yáng)能電池基板上形成背面電極，其中正面電極與背面電極分別形成于太陽(yáng)能電池基板的相對(duì)兩個(gè)表面上。正面電極的形成方法是先于圖案化罩幕層所暴露出的部分太陽(yáng)能電池基板上形成種子層，然后，于種子層上形成銅層。
【專利說明】太陽(yáng)能電池及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種光電元件及其制作方法，且特別是有關(guān)于一種太陽(yáng)能電池及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于石化能源短缺，人們對(duì)環(huán)保重要性的認(rèn)知提高，因此人們近年來不斷地積極研發(fā)替代能源與再生能源的相關(guān)技術(shù)，希望可以減少目前人類對(duì)于石化能源的依賴程度以及使用石化能源時(shí)對(duì)環(huán)境帶來的影響。在眾多的替代能源與再生能源的技術(shù)中，以太陽(yáng)能電池最受矚目。主要是因?yàn)樘?yáng)能電池可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，且發(fā)電過程中不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳或氮化物等物質(zhì)，因此不會(huì)造成環(huán)境污染的問題。
[0003]在一般的太陽(yáng)能電池的制程中，通常是利用網(wǎng)版印刷(screen printing)的方式將銀膠涂布于基板上且接著進(jìn)行高溫固化處理來形成電極。然而，在進(jìn)行網(wǎng)版印刷的過程中往往需要耗費(fèi)大量的銀膠。由于銀具有較高的價(jià)格，因此上述的方法增加了太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本。此外，為了提高太陽(yáng)能電池的效率，以上述方式形成的銀電極必須具有較細(xì)的尺寸。然而，在高溫固化處理的過程中，往往導(dǎo)致細(xì)的銀電極斷線或不連續(xù)。另外，利用網(wǎng)版印刷所形成的銀電極通常為具有孔洞(porous)的結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)致了電阻的提高，因而影響太陽(yáng)能電池的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池及其制作方法。
[0005]本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池，其具有較佳的效率與較低的生產(chǎn)成本。
[0006]本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池的制作方法，其可制作具有較佳的效率與較低的生產(chǎn)成本的太陽(yáng)能電池。
[0007]本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池，其包括太陽(yáng)能電池基板、正面電極、覆蓋層以及背面電極。正面電極與背面電極分別配置于太陽(yáng)能電池基板的相對(duì)兩個(gè)表面上。正面電極包括種子層以及銅層。種子層配置于太陽(yáng)能電池基板上。銅層配置于種子層上。覆蓋層包覆正面電極。
[0008]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池，上述的種子層的材料例如為金屬或金屬硅化物。
[0009]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池，上述的金屬例如為銀、鎳、鈦、鈀或鈷。
[0010]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池，上述的金屬硅化物例如為硅化鎳、硅化鈦或硅化鈷。
[0011]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池，上述的種子層的厚度例如介于0.05um至IOum之間。
[0012]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池，上述的銅層的厚度例如介于Ium至IOum之間。[0013]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池，上述的覆蓋層的材料例如為鎳、銀或錫。
[0014]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池，上述的背面電極的材料例如為銀、銅、鎳、招、欽或絡(luò)。
[0015]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池，上述的背面電極的結(jié)構(gòu)例如與正面電極的結(jié)構(gòu)相同。
[0016]本發(fā)明另提供一種太陽(yáng)能電池的制作方法，此方法包括以下步驟:提供太陽(yáng)能電池基板；于太陽(yáng)能電池基板上形成圖案化罩幕層；圖案化罩幕層暴露出部分太陽(yáng)能電池基板。于圖案化罩幕層所暴露出的部分太陽(yáng)能電池基板上形成正面電極；形成包覆正面電極的覆蓋層；移除圖案化罩幕層；以及于太陽(yáng)能電池基板上形成背面電極，其中正面電極與背面電極分別形成于太陽(yáng)能電池基板的相對(duì)兩個(gè)表面上。正面電極的形成方法是先于圖案化罩幕層所暴露出的部分太陽(yáng)能電池基板上形成種子層。然后，于種子層上形成銅層。
[0017]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的種子層的材料例如為金屬或金屬硅化物。
[0018]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的金屬例如為銀、鎳、鈦、鈕或鈷。
[0019]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的金屬硅化物例如為硅化鎳、硅化鈦或硅化鈷。
[0020]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的種子層的厚度例如介于
0.05um 至 IOum 之間。
[0021]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的種子層的形成方法例如為電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。
[0022]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的銅層的形成方法例如為電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。
[0023]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的銅層的厚度例如介于Ium至IOum之間。
[0024]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的覆蓋層的形成方法例如為電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。
[0025]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的移除圖案化罩幕層的步驟例如在形成覆蓋層的步驟之后進(jìn)行。
[0026]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的移除圖案化罩幕層的步驟在形成種子層的步驟與形成銅層的步驟之間進(jìn)行。
[0027]依照本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，上述的背面電極的形成方法例如與正面電極的形成方法相同。
[0028]基于上述，本發(fā)明在形成電極之前，先利用圖案化罩幕層定義出將形成電極的區(qū)域，然后再于此區(qū)域中形成電極。因此，與利用網(wǎng)版印刷涂布電極材料的方式相比，本發(fā)明所形成的電極可以具有更細(xì)的寬度，以增加太陽(yáng)能電池的效率，且不需于形成電極后進(jìn)行用以固化電極材料的高溫處理。此外，本發(fā)明的電極中具有銅層，因此可以有效地降低電極的電阻以提高太陽(yáng)能電池的效率，且降低太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本。
[0029]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳 細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1A至圖1D為依照本發(fā)明第一實(shí)施例所示出的太陽(yáng)能電池的制作流程剖面示意圖；
[0031]圖2A至圖2D為依照本發(fā)明第二實(shí)施例所示出的太陽(yáng)能電池的制作流程剖面示意圖。
[0032]附圖標(biāo)記說明:
[0033]10、20:太陽(yáng)能電池；
[0034]100、200:太陽(yáng)能電池基板；
[0035]102,202:硅基板；
[0036]102a、202a:正面；
[0037]102b、202b:背面；
[0038]104:射極；
[0039]106:抗反射層；
[0040]108:圖案化罩眷層；
[0041]110:種子層；
[0042]112:銅層；
[0043]114:正面電極；
[0044]116、120:覆蓋層；
[0045]118:背面電極；
[0046]204:第一非晶層；
[0047]206:第一透明導(dǎo)電氧化物層；
[0048]208:第二非晶層；
[0049]210:第二透明導(dǎo)電氧化物層。
【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1A至圖1D為依照本發(fā)明第一實(shí)施例所示出的太陽(yáng)能電池的制作流程剖面示意圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供太陽(yáng)能電池基板100。在本實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池基板100包括硅基板102與射極104。硅基板102具有正面102a與背面102b。射極104配置于正面102a上。此外，太陽(yáng)能電池基板100上還可以形成有抗反射層106，其位于射極104上。射極104以及抗反射層106的形成方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，于此不另行說明。此外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，娃基板102可具有紋理化(textured)表面(未示出)。
[0051]然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，于太陽(yáng)能電池基板100上形成圖案化罩幕層108。圖案化罩幕層108的形成方法例如是先形成一層罩幕材料層，然后利用蝕刻或雷射切割的方式將罩幕材料層圖案化。在本實(shí)施例中，由于太陽(yáng)能電池基板100上形成有抗反射層106，因此圖案化罩幕層108形成于抗反射層106上。接著，以圖案化罩幕層108為罩幕，移除被圖案化罩幕層108暴露出的抗反射層106，以暴露出部分太陽(yáng)能電池基板100 (即暴露出部分射極104)。在沒有形成抗反射層106的實(shí)施例中，圖案化罩幕層108則直接形成于射極104上，且不會(huì)有上述移除被圖案化罩幕層108暴露出的抗反射層106的步驟。
[0052]接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，于圖案化罩幕層108所暴露出的射極104上形成種子層110。種子層110用以作為后續(xù)形成銅層時(shí)的種子層。種子層110的材料例如為金屬或金屬硅化物。上述的金屬例如為銀、鎳、鈦、鈀或鈷，而上述的金屬硅化物例如為硅化鎳、硅化鈦或硅化鈷。種子層110的厚度例如介于0.05um至IOum之間。此外，種子層110可為單層或是多層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，以單層為例。種子層110的形成方法例如為電鍍、化學(xué)鍍(或稱為無電鍍(electroless plating))、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。特別一提的是,當(dāng)種子層110的材料為金屬硅化物時(shí)，其形成方法也可以是先于圖案化罩幕層108所暴露出的射極104上形成金屬材料層，然后進(jìn)行回火制程，使金屬材料層與下方的硅材料反應(yīng)而形成金屬硅化物層。之后，移除圖案化罩幕層108。
[0053]之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1D，于種子層110上形成銅層112。銅層112的形成方法例如為電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。銅層112的厚度例如介于Ium至IOum之間。在本實(shí)施例中，銅層112與種子層110構(gòu)成太陽(yáng)能電池中的正面電極114。此外，銅層112為正面電極110的主要部分，使得正面電極110可以具有較低的電阻，即具有較佳的導(dǎo)電率，因此可以有效地提高太陽(yáng)能電池的效率。另外，由于銅具有較低的價(jià)格(與銀相比)，因此以銅層110為主要部分的正面電極114也降低了太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本。再者，在形成正面電極114之前，先利用圖案化罩幕層定義出將形成正面電極114的區(qū)域，因此與利用網(wǎng)版印刷涂布電極材料的方式相比，所形成的正面電極114可以具有更細(xì)的寬度，以增加太陽(yáng)能電池的效率，且不需于形成正面電極114后進(jìn)行用以固化電極材料的高溫處理。
[0054]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1D，形成包覆正面電極114的覆蓋層116。覆蓋層116的材料例如為鎳、銀或錫。覆蓋層116的形成方法例如為電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。覆蓋層116用以避免銅層112與外界環(huán)境接觸而產(chǎn)生氧化。此外，在將多個(gè)太陽(yáng)能電池連接以形成太陽(yáng)能電池模塊的過程中，覆蓋層116可增加正面電極114與用以連接多個(gè)正面電極114的總線(bus bar)之間的附著力。然后，于硅基板102的背面102b上形成背面電極118，以完成太陽(yáng)能電池10的制作。背面電極118可以具有本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的背面電極結(jié)構(gòu)?；蛘撸趁骐姌O可以與正面電極114具有相同的結(jié)構(gòu)以及類似的形成方法。舉例來說，可以于背面102b上依序形成圖案化罩幕層、種子層以及銅層，以構(gòu)成背面電極。在形成背面電極之后，形成包覆背面電極的覆蓋層。
[0055]特別一提的是，在本實(shí)施例中，移除圖案化罩幕層108的步驟在形成種子層110的步驟與形成銅層112的步驟之間進(jìn)行。然而，本發(fā)明并不限于此。在其他實(shí)施例中，也可以在形成覆蓋層116之后移除圖案化罩幕層108。
[0056]此外，在本實(shí)施中，先形成正面電極114，再形成背面電極118。然而，本發(fā)明并不限于此。按實(shí)際需求，也可以先形成背面電極118，再形成正面電極114。
[0057]圖2A至圖2D為依照本發(fā)明第二實(shí)施例所示出的太陽(yáng)能電池的制作流程剖面示意圖。在本實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同的元件將以相同的標(biāo)號(hào)表示。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D2A，提供太陽(yáng)能電池基板200。在本實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池基板200包括硅基板202、第一非晶層(amorphous layer) 204、第一透明導(dǎo)電氧化物層206、第二非晶層208以及第二透明導(dǎo)電氧化物層210。硅基板202具有正面202a與背面202b。第一非晶層204配置于正面202a上。第一透明導(dǎo)電氧化物層206配置于第一非晶層204上。第二非晶層208配置于背面202b上。第二透明導(dǎo)電氧化物層210配置于第二非晶層208上。第一非晶層204、第一透明導(dǎo)電氧化物層206、第二非晶層208以及第二透明導(dǎo)電氧化物層210的形成方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，于此不另行說明。此外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，硅基板202可具有紋理化表面(未示出)。
[0058]然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，分別于第一透明導(dǎo)電氧化物層206與第二透明導(dǎo)電氧化物層210上形成圖案化罩幕層108。
[0059]接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，于圖案化罩幕層108所暴露出的第一透明導(dǎo)電氧化物層206與第二透明導(dǎo)電氧化物層210上形成種子層110。種子層110用以作為后續(xù)形成銅層時(shí)的種子層。此外，種子層110可為單層或是多層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，以單層為例。
[0060]之后，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，于種子層110上形成銅層112。在本實(shí)施例中，鄰近正面202a的銅層112與種子層110構(gòu)成太陽(yáng)能電池中的正面電極114，而鄰近背面202b的銅層112與種子層110則構(gòu)成太陽(yáng)能電池中的背面電極118。由于銅層112為正面電極110與背面電極118的主要部分，使得正面電極110與背面電極118可以具有較低的電阻，即具有較佳的導(dǎo)電率，因此可以有效地提高太陽(yáng)能電池的效率。另外，由于銅具有較低的價(jià)格(與銀相比)，因此以銅層110為主要部分的正面電極114與背面電極118也降低了太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本。再者，在形成正面電極114與背面電極118之前，先利用圖案化罩幕層定義出將形成正面電極114與背面電極118的區(qū)域，因此與利用網(wǎng)版印刷涂布電極材料的方式相比，所形成的正面電極114與背面電極118可以具有更細(xì)的寬度，以增加太陽(yáng)能電池的效率，且不需于形成正面電極114與背面電極118后進(jìn)行用以固化電極材料的高溫處理。
[0061]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2D，形成包覆正面電極114的覆蓋層116以及包覆背面電極118的覆蓋層120，以完成太陽(yáng)能電池20的制作。覆蓋層120的材料、形成方法以及功用與覆蓋層116相同，于此不另行說明。
[0062]在本實(shí)施例中，背面電極118與正面電極114具有相同的結(jié)構(gòu)與形成方法，且二者在相同的制程步驟中形成。然而，本發(fā)明并不限于此。在其他實(shí)施例中，背面電極118也可以具有本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的背面電極結(jié)構(gòu)。此外，按實(shí)際需求，也可以先形成正面電極114，再形成背面電極118 ;或先形成背面電極118，再形成正面電極114。
[0063]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括: 太陽(yáng)能電池基板； 正面電極，配置于所述太陽(yáng)能電池基板上，所述正面電極包括: 種子層，配置于所述太陽(yáng)能電池基板上；以及 銅層，配置于所述種子層上； 覆蓋層，包覆所述正面電極；以及 背面電極，配置于所述太陽(yáng)能電池基板上，其中所述正面電極與所述背面電極分別配置于所述太陽(yáng)能電池基板的相對(duì)兩個(gè)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述種子層的材料包括金屬或金屬硅化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬包括銀、鎳、鈦、鈀或鈷。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬硅化物包括硅化鎳、硅化鈦或硅化鈷 。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述種子層的厚度介于0.05um至IOum之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述銅層的厚度介于Ium至IOum之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述覆蓋層的材料包括鎳、銀或錫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述背面電極的材料包括銀、銅、鎮(zhèn)、招、欽或絡(luò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述背面電極的結(jié)構(gòu)與所述正面電極的結(jié)構(gòu)相同。
10.一種太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，包括: 提供太陽(yáng)能電池基板； 于所述太陽(yáng)能電池基板上形成圖案化罩幕層，所述圖案化罩幕層暴露出部分所述太陽(yáng)能電池基板； 于所述圖案化罩幕層暴露出的部分所述太陽(yáng)能電池基板上形成正面電極，所述正面電極的形成方法包括: 于所述圖案化罩幕層所暴露出的部分所述太陽(yáng)能電池基板上形成種子層；以及 于所述種子層上形成銅層； 形成包覆所述正面電極的覆蓋層； 移除所述圖案化罩幕層；以及 于所述太陽(yáng)能電池基板上形成背面電極，其中所述正面電極與所述背面電極分別形成于所述太陽(yáng)能電池基板的相對(duì)兩個(gè)表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述種子層的材料包括金屬或金屬硅化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述金屬包括銀、鎳、鈕、鈦或鈷。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述金屬硅化物包括硅化鎳、硅化鈦或硅化鈷。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述種子層的厚度介于0.05um至IOum之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述種子層的形成方法包括電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述銅層的形成方法包括電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述銅層的厚度介于Ium至IOum之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述覆蓋層的形成方法包括電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，移除所述圖案化罩幕層的步驟在形成所述覆蓋層的步驟之后進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，移除所述圖案化罩幕層的步驟在形成所述種子層的步驟與形成所述銅層的步驟之間進(jìn)行。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，所述背面電極的形成方法與所述正面電極的`形成方法相同。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK103794660SQ201210435824
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月5日
【發(fā)明者】高武羣, 程立偉, 蔣天福, 劉政男, 鄭惠芳 申請(qǐng)人:聯(lián)景光電股份有限公司